王 海，王志會，趙思琦*

(1. 中國寰球工程有限公司北京分公司，北京 100012；2. 中國寰球工程有限公司，北京 100012)

LNG具有介質(zhì)溫度低、易氣化、易超壓等特點(diǎn)，接收站運(yùn)行中涉及到低溫LNG的氣液相態(tài)多次轉(zhuǎn)換，LNG的大量閃蒸或泄露易引起儲存設(shè)備及設(shè)施損壞，并造成經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)保危害。 因此，全方位的風(fēng)險(xiǎn)分析和評估，對于接收站的平穩(wěn)操作、安全運(yùn)行及提高經(jīng)濟(jì)效益都具有重要意義。 國內(nèi)外工程風(fēng)險(xiǎn)評價體系眾多，方法也各具特色，對于LNG接收站項(xiàng)目，須利用定量和定性評價相結(jié)合開展風(fēng)險(xiǎn)管理[1,2]。

1 工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理

1.1 風(fēng)險(xiǎn)識別

項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)識別貫穿于項(xiàng)目全過程，只有通過辨識潛在風(fēng)險(xiǎn)源，發(fā)現(xiàn)基本風(fēng)險(xiǎn)事件，才能從事故源頭發(fā)現(xiàn)問題，從而更好的對風(fēng)險(xiǎn)事件進(jìn)行規(guī)避與控制[1]。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)評估

在工程風(fēng)險(xiǎn)評估分為定性風(fēng)險(xiǎn)評估、定量風(fēng)險(xiǎn)評估、定性和定量相結(jié)合三種。

1.2.1 定性風(fēng)險(xiǎn)評估

本文利用危險(xiǎn)與可操作性分析法 （Hazard and Operability Analysis，簡稱HAZOP）全面地、系統(tǒng)地識別風(fēng)險(xiǎn)源事件。 HAZOP分析方法一般包括引導(dǎo)詞式，經(jīng)驗(yàn)式和檢查表式三種[2]。 化工行業(yè)一般采用引導(dǎo)詞（表1）式的HAZOP分析方法對全廠工藝系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別。

表1 HAZOP引導(dǎo)詞和參數(shù)

1.2.2 定量風(fēng)險(xiǎn)評估

（1）事故樹分析

作為安全系統(tǒng)工程的重要分析方法之一，事故樹分析法綜合運(yùn)用邏輯推理描述系統(tǒng)中事故的因果關(guān)系，然后進(jìn)行辨識和評估基本風(fēng)險(xiǎn)事件，可以深刻剖析導(dǎo)致事故發(fā)生的內(nèi)在和外在原因[3]。

（2）概率風(fēng)險(xiǎn)評價

概率風(fēng)險(xiǎn)評價法是一種定量評價法，風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生概率和風(fēng)險(xiǎn)事故造成的嚴(yán)重度是決定風(fēng)險(xiǎn)率大小的關(guān)鍵因素，計(jì)算公式為：

式中：R為風(fēng)險(xiǎn)率；S為嚴(yán)重度；P為事故發(fā)生概率。

2 大型LNG接收站項(xiàng)目定性風(fēng)險(xiǎn)評估

2.1 定性風(fēng)險(xiǎn)評估

國內(nèi)外LNG接收站工藝技術(shù)相對較為成熟，不同接收站之間的技術(shù)路線大同小異，僅僅是在蒸發(fā)氣（BOG）的處理方式上存在各自特點(diǎn)。 本文擬采用BOG再冷凝液化后再氣化外輸工藝 （見圖1） 開展HAZOP項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析。

圖1 BOG再冷凝液化后再氣化外輸工藝流程模擬圖

綜合考慮功能、 物料及合理的切斷點(diǎn)等因素，將LNG接收站工藝流程分為9個節(jié)點(diǎn)， 即LNG運(yùn)輸船、卸船臂以及進(jìn)料管線、LNG儲罐、儲罐低壓泵出口至高壓泵入口及LNG低溫循環(huán)管線、 高壓輸出泵、 氣化器以及外輸管線、BOG蒸發(fā)氣處理系統(tǒng)、LNG槽車裝載系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)、公用工程。 其中，對于具有相同功能或配置的系統(tǒng)，只將一個系統(tǒng)作為一個代表性案例進(jìn)行審查，其評價應(yīng)適用于其他系統(tǒng)[4]。

由于HAZOP分析工作細(xì)致、繁瑣，完全實(shí)現(xiàn)對全廠裝置的HAZOP分析工作耗時較長，本文中將重點(diǎn)針對節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)5開展分析，結(jié)果及改進(jìn)建議如表2、表3、表4所示。

表2 節(jié)點(diǎn)1 LNG從運(yùn)輸船經(jīng)卸船臂、卸船管線輸送到LNG儲罐分析工作表

2.2 定量風(fēng)險(xiǎn)評估

2.2.1 事故樹分析法應(yīng)用

LNG儲罐是接收站內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)等級最高的設(shè)備之一，本文著重對引起儲罐超壓的基本風(fēng)險(xiǎn)事件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別。 由上述工作分析表可知，引起儲罐超壓的因素有以下幾點(diǎn)：卸船臂控制回路故障，閥門開度偏大或全開；由于環(huán)境升高引起的儲罐溫度和液化天然氣管道溫度升高；火災(zāi)；卸船操作時，LNG儲罐溢流；儲罐入口閥門誤開或未及時關(guān)閉；儲罐內(nèi)低壓泵啟動故障；BOG壓縮機(jī)前XV閥誤關(guān)閉；BOG

壓縮機(jī)入口管線過濾器堵塞；BOG壓縮機(jī)故障；BOG壓力控制系統(tǒng)故障；LNG船內(nèi)LNG溫度稍高或LNG組分（N2含量略高）不在規(guī)定的范圍內(nèi)且操作人員檢查失誤；真空閥失效。 事故樹分析法對引起儲罐超壓事故發(fā)生的根本原因進(jìn)行邏輯排列，模型如圖2所示。

表3 節(jié)點(diǎn)2 LNG儲罐分析工作表

表4 節(jié)點(diǎn)5 BOG處理系統(tǒng)分析工作表

圖2 儲罐超壓事故樹

2.2.2 概率風(fēng)險(xiǎn)評價法應(yīng)用

底事件為相互獨(dú)立的基本事件，參考適當(dāng)?shù)墓收下蕯?shù)據(jù)庫（故障率數(shù)據(jù)來源于OREDA和HSE），確定基本事件事故率，如表5所示。

表5 基本事件事故率

以超壓事故模型為基礎(chǔ)，根據(jù)超壓事故作為事故樹的頂事件Ii， 導(dǎo)致事故發(fā)生的根本原因?yàn)槭鹿蕵涞牡资录i，對儲罐超壓事故樹進(jìn)行計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算，大型LNG儲罐在配備真空泄放閥以及壓力檢測裝置后，其發(fā)生超壓事故的概率為8×10-11。風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)評估采用概率風(fēng)險(xiǎn)評估法，評價風(fēng)險(xiǎn)危害性事件的可能性等級參考頻率矩陣， 由表6可見，發(fā)生儲罐超壓的概率等級為L1，幾乎不可能發(fā)生。 項(xiàng)目評價所識別的風(fēng)險(xiǎn)危害性事件的嚴(yán)重度等級從人員受傷、 職業(yè)病或系統(tǒng)損壞等方面進(jìn)行，采用半定量的風(fēng)險(xiǎn)矩陣法，參考后果矩陣（表7）。

表6 頻率矩陣

表7 后果矩陣

2.3 確定風(fēng)險(xiǎn)等級

風(fēng)險(xiǎn)等級分析采用《化工建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)計(jì)管理導(dǎo)則》中的風(fēng)險(xiǎn)矩陣，如表8所示。 根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則進(jìn)行判斷。風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則如表9所示。風(fēng)險(xiǎn)分析小組討論意見一致后經(jīng)查表后確定風(fēng)險(xiǎn)等級，事件風(fēng)險(xiǎn)評價一覽表如表10所示。

表8 風(fēng)險(xiǎn)矩陣

表9 風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則

表10 事件風(fēng)險(xiǎn)評價及建議措施

由概率風(fēng)險(xiǎn)評估法判斷可知， 由底事件火災(zāi)、BOG壓縮機(jī)故障、BOG壓力控制系統(tǒng)故障、 閥門受撞擊、閥門材質(zhì)失效導(dǎo)致的事故事件屬于高風(fēng)險(xiǎn)等級，應(yīng)引起高度重視，并需采取進(jìn)一步風(fēng)險(xiǎn)降低措施降低風(fēng)險(xiǎn)危害。

3 基于風(fēng)險(xiǎn)評估的接收站風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對措施

由于設(shè)計(jì)變更、施工、管理等方面的不確定性，HAZOP分析后，也并不能免除高風(fēng)險(xiǎn)的存在。 在裝置設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行（含開停車工況）時，HSE風(fēng)險(xiǎn)過程管控顯得尤為重要，風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對建議措施如表10所示，并由相應(yīng)的措施負(fù)責(zé)人予以響應(yīng)關(guān)閉。

4 結(jié)論

（1） 風(fēng)險(xiǎn)管理對于大型LNG接收站項(xiàng)目是不可或缺的，貫穿于項(xiàng)目的全生命周期，合理的風(fēng)險(xiǎn)識別與風(fēng)險(xiǎn)評估，對接收站的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

（2）HAZOP風(fēng)險(xiǎn)識別結(jié)果顯示，引起儲罐超壓的主要是火災(zāi)、儲罐內(nèi)低壓泵啟動故障、真空閥失效等14個因素。

（3）據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評估判斷可知，火災(zāi)、BOG壓縮機(jī)故障、BOG壓力控制系統(tǒng)故障、閥門受撞擊、閥門材質(zhì)失效導(dǎo)致的事故事件屬于高風(fēng)險(xiǎn)等級，應(yīng)引起高度重視。

（4）設(shè)計(jì)、施工、管理等方面的不確定性使得風(fēng)險(xiǎn)無法完全避免， 需要對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行持續(xù)管理和控制，跟蹤落實(shí)響應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)建議措施，并由相應(yīng)的措施負(fù)責(zé)人予以響應(yīng)關(guān)閉。